斯圖加特大學推出基于甲殼蟲殼的碳纖維館

斯圖加特大學的建筑師和工程師團隊在本周揭示了第二個結構，該結構由碳纖維編織的機械手亭亭亭玉立地包裹著甲蟲的翅膀和腹部 。就像周二揭幕的 Landesgartenschau 展覽館一樣，ICCD / ITKE研究館2013-14是使用定制的機器人技術系統制造的結構，該系統用于創(chuàng)建一系列模塊化的纖維復合材料組件。

該項目由來自學術界開發(fā) 斯圖加特大學的 計算研究所設計 (ICD)和 建筑結構研究所結構設計 (ITKE)，誰曾合作基礎上龍蝦的外骨骼涼亭和仿照海膽的結構骨架。

ICD研究人員和團隊成員Marshall Prado解釋說：“該項目為建筑中的纖維復合結構提供了一種新穎的方法。”

“它基于模塊化雙層纖維復合結構的自動機械制造工藝的開發(fā)，該工藝可將所需模板減少到最低限度，同時保持較大的幾何自由度。這使自然輕質系統的功能原理可以轉移到建筑結構，”他說。

結果是一個雙圓頂的亭子，上面有網狀的墻壁和天花板。它占地50平方米，僅重593公斤。

普拉多說：“它不僅提供了獨特的建筑表現和空間體驗，而且還非常輕巧和節(jié)省資源。”

研究人員和學生團隊使用各種甲殼蟲的高分辨率3D模型(稱為elytra)，與圖賓根大學的生物學家和古生物學家密切合作，對復雜的內部結構進行了分析。

他們解釋說：“這些輕質結構的性能取決于雙層系統的幾何形態(tài)和天然纖維復合材料的機械性能。”

他們說：“ Elytra形態(tài)基于雙層結構，該結構通過圓柱狀雙彎曲支撐元件-小梁連接。小梁內的纖維布局將上下殼段與連續(xù)纖維融合在一起。”

然后將這些結構轉化為一系列設計原理，使用玻璃和碳纖維增強聚合物實現了這種結構，從而使涼亭具有最佳的強度重量比。

開發(fā)了一種自動纏繞方法來制造每個纖維模塊，這些纖維模塊用樹脂浸漬以增加強度。兩個機器人將纖維纏繞在定制的鋼框架上，可以進行調整以適合所有36種必要幾何形狀的要求。

該團隊說：“無芯長絲纏繞不僅可以通過不需要單個模具來節(jié)省大量資源，而且其本身是一種非常節(jié)省材料的制造工藝，因為沒有浪費或切掉的碎片。”

該項目是正在進行的計劃的一部分，該計劃研究如何使用建筑來重建自然的輕質結構。每個展館的研究和建設歷時18個月。